JP2003294338A - Heat exchanger - Google Patents
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
- F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05375—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with particular pattern of flow, e.g. change of flow direction
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関する
ものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat exchanger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、熱交換器には、内部を流動する冷
媒の圧力損失を抑制すること目的として、タンク部に連
通流路との流路曲がりを滑らかにする傾斜部を形成した
ものがある（特開平９−３２４９６１号公報参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, a heat exchanger has a tank having an inclined portion for smoothing the bending of a flow path with a communication flow path for the purpose of suppressing the pressure loss of the refrigerant flowing therein. (See Japanese Patent Laid-Open No. 9-324961).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の熱交換器では、部分的な圧力損失のみを考慮するだ
けであり、熱交換器内部に於ける全体的な圧力損失につ
いては十分に考慮されていない。However, in the above conventional heat exchanger, only partial pressure loss is taken into consideration, and the entire pressure loss inside the heat exchanger is sufficiently taken into consideration. Not not.
【０００４】そこで、本発明は、内部を流動する冷媒の
圧力損失を抑制することにより、全体に亘って有効に外
部を通過する空気と熱交換することのできる熱交換器を
提供することを課題とする。Therefore, the present invention aims to provide a heat exchanger capable of effectively exchanging heat with the air passing through the outside by suppressing the pressure loss of the refrigerant flowing inside. And
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、空調ユニット内に配設され、
少なくとも１つの冷媒流路からなる冷媒ユニットを、少
なくとも一端部に配設したタンクを介して順次直列接続
することにより、内部を流動する冷媒と外部を通過する
空気との間で熱交換させるようにした熱交換器におい
て、前記各冷媒ユニットの冷媒流路の総断面積を、冷媒
の流動方向下流側に位置するものが段階的に大きくなる
ように構成したものである。As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention is provided in an air conditioning unit,
By sequentially connecting the refrigerant units each including at least one refrigerant passage in series via the tanks provided at at least one end, heat exchange is performed between the refrigerant flowing inside and the air passing through the outside. In the heat exchanger described above, the total cross-sectional area of the refrigerant flow path of each of the refrigerant units is configured such that the one located on the downstream side in the flow direction of the refrigerant gradually increases.
【０００６】この構成により、冷媒が内部を流動しなが
ら外部を通過する空気と熱交換を行うことにより乾き度
が増大しても、各冷媒ユニットの冷媒流路の総断面積が
段階的に大きくなっているため、流速の増加すなわち圧
力損失が抑制される。このため、冷媒の蒸発温度の上昇
を抑えることができ、熱交換能力の低下を防止すること
が可能となる。With this structure, even if the dryness is increased by exchanging heat with the air passing outside while the refrigerant is flowing inside, the total cross-sectional area of the refrigerant passage of each refrigerant unit is gradually increased. Therefore, the increase of the flow velocity, that is, the pressure loss is suppressed. Therefore, it is possible to suppress an increase in the evaporation temperature of the refrigerant and prevent a decrease in heat exchange capacity.
【０００７】前記冷媒ユニットを、前記空調ユニット内
の空気流れに対して上流側と下流側の２段に分けて配設
し、冷媒流れの最下流部に位置すると共に冷媒がスーパ
ーヒート状態で流動する出口側冷媒ユニットを、前記空
調ユニット内での空気流れの上流側に位置させると、た
とえ通過する空気がスーパーヒート状態の冷媒によって
冷却不十分になったとしても、その後、下流側領域で確
実に冷却することができる点で好ましい。The refrigerant unit is arranged in two stages, an upstream side and a downstream side with respect to the air flow in the air conditioning unit, is located in the most downstream part of the refrigerant flow, and the refrigerant flows in a superheat state. If the outlet side refrigerant unit is located upstream of the air flow in the air conditioning unit, even if the passing air becomes insufficiently cooled by the refrigerant in the superheated state, then it is surely performed in the downstream area. It is preferable in that it can be cooled to.
【０００８】前記冷媒ユニットを、前記空調ユニット内
の空気流れに対して上流側と下流側の２段に分けて配設
し、前記冷媒ユニットの全領域で冷媒が非スーパーヒー
ト状態で流動可能とし、冷媒流れの最上流に位置する入
口側冷媒ユニットを、前記空気ユニット内での空気流れ
の最上流側に位置させると、空調ユニットを流動する空
気を、冷却能力の低い領域側から冷却し始め、徐々に冷
却能力が増大する下流側領域で確実に冷却することがで
きる点で好ましい。The refrigerant unit is arranged in two stages, upstream and downstream with respect to the air flow in the air conditioning unit, so that the refrigerant can flow in a non-superheat state in the entire region of the refrigerant unit. When the inlet-side refrigerant unit located at the uppermost stream of the refrigerant flow is located at the uppermost stream side of the air flow in the air unit, the air flowing through the air conditioning unit begins to be cooled from the low cooling capacity side. It is preferable in that the cooling can be reliably performed in the downstream region where the cooling capacity gradually increases.
【０００９】前記冷媒ユニットを、前記空調ユニット内
の空気流れに対して上流側と下流側の２段に分けて配設
し、冷媒流れの最下流部に位置すると共に冷媒がスーパ
ーヒート状態で流動する出口側冷媒ユニットの冷媒流路
の総断面積を、その冷媒流れの直前上流に位置する冷媒
ユニットの冷媒流路の総断面積よりも小さくなるように
構成すると、各冷媒通路への分流状態の悪化を防止する
ことが可能となる点で好ましい。The refrigerant unit is arranged in two stages, upstream and downstream with respect to the air flow in the air conditioning unit, is located in the most downstream portion of the refrigerant flow, and the refrigerant flows in a superheated state. When the total cross-sectional area of the refrigerant flow path of the outlet side refrigerant unit is configured to be smaller than the total cross-sectional area of the refrigerant flow path of the refrigerant unit located immediately upstream of the refrigerant flow, the diversion state to each refrigerant passage It is preferable in that it is possible to prevent the deterioration.
【００１０】前記冷媒ユニットを、前記空調ユニット内
の空気流れに対して上流側と下流側にそれぞれ位置する
２つのブロックに分けて配設し、冷媒流れの上流側に位
置するブロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流
れの最下流に位置する第1ユニットと、残る他方のブロ
ックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最上流
に位置する第２ユニットとの連通位置を、該第２ユニッ
トの各冷媒流路に冷媒を流動させるタンクの略中央部と
すると、各冷媒流路への冷媒の流入量を均等にすること
が可能となる点で好ましい。The refrigerant unit is divided into two blocks located on the upstream side and the downstream side of the air flow in the air conditioning unit, respectively, and the refrigerant constituting the block located on the upstream side of the refrigerant flow is arranged. Among the units, the communication position between the first unit located at the most downstream side of the refrigerant flow and the second unit located at the most upstream side of the refrigerant flow of the remaining refrigerant units forming the other block is defined as the second unit. It is preferable to set the tank at a substantially central portion to allow the refrigerant to flow in each of the refrigerant passages, because the amount of the refrigerant flowing into each of the refrigerant passages can be made uniform.
【００１１】前記冷媒ユニットを、前記空調ユニット内
の空気流れに対して上流側と下流側にそれぞれ位置する
２つのブロックに分けて配設し、冷媒流れの上流側に位
置するブロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流
れの最下流に位置する第1ユニットと、残る他方のブロ
ックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最上流
に位置する第２ユニットとの連通流路の流路断面積を、
前記第１ユニットの冷媒流路の総断面積よりも大きくす
ると、連通流路に於ける圧力損失をも抑制可能となる点
で好ましい。The refrigerant unit is divided into two blocks which are respectively located on the upstream side and the downstream side of the air flow in the air conditioning unit, and the refrigerant which constitutes the block located on the upstream side of the refrigerant flow. Of the units, the flow passage cross-sectional area of the communication flow passage between the first unit located at the most downstream side of the refrigerant flow and the second unit located at the most upstream side of the refrigerant flow among the remaining refrigerant units constituting the other block To
It is preferable to make it larger than the total cross-sectional area of the refrigerant flow path of the first unit, because pressure loss in the communication flow path can be suppressed.
【００１２】前記冷媒ユニットを、前記空調ユニット内
の空気流れに対して上流側と下流側にそれぞれ位置する
２つのブロックに分けて配設し、冷媒流れの上流側に位
置するブロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流
れの最下流に位置する第1ユニットと、残る他方のブロ
ックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最上流
に位置する第２ユニットとの連通流路の流路断面積を、
前記第２ユニットの冷媒流路の総断面積の半分以上とす
ると、さらに第２ユニットの各冷媒流路への冷媒の流入
量を均等にすることが可能となる点で好ましい。The refrigerant unit is divided into two blocks located on the upstream side and the downstream side of the air flow in the air conditioning unit, respectively, and the refrigerant constituting the block located on the upstream side of the refrigerant flow is arranged. Of the units, the flow passage cross-sectional area of the communication flow passage between the first unit located at the most downstream side of the refrigerant flow and the second unit located at the most upstream side of the refrigerant flow among the remaining refrigerant units constituting the other block To
It is preferable that the total cross-sectional area of the refrigerant passages of the second unit is half or more, because the inflow amount of the refrigerant into each of the refrigerant passages of the second unit can be made more uniform.
【００１３】前記冷媒流れの上流側に位置するブロック
を構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最下流から
２番目に位置する第３ユニットと、前記第２ユニットの
各冷媒流路に冷媒を流動させるタンクとを連通するバイ
パス流路を設けると、第１ユニットを通過する際に空気
との熱交換に寄与しない冷媒を予めバイパスさせること
により、冷媒の余計な圧力損失を未然に防止することが
可能となる点で好ましい。Of the refrigerant units constituting the block located on the upstream side of the refrigerant flow, the third unit located second from the most downstream side of the refrigerant flow and the refrigerant flow through the respective refrigerant passages of the second unit. By providing the bypass flow path that communicates with the tank to be caused, by preliminarily bypassing the refrigerant that does not contribute to heat exchange with the air when passing through the first unit, it is possible to prevent unnecessary pressure loss of the refrigerant. It is preferable because it becomes possible.
【００１４】前記バイパス流路は、前記第２ユニットの
各冷媒流路に冷媒を流動させるタンクのうち、前記第１
ユニットに対向する部分を除く領域の中央部に連通する
と、バイパスさせた冷媒が第２ユニットでも適切に各冷
媒流路に分流可能となる点で好ましい。The bypass passage is the first of the tanks for flowing the refrigerant into the respective refrigerant passages of the second unit.
It is preferable to communicate with the central portion of the region excluding the portion facing the unit, in that the bypassed refrigerant can be appropriately divided into the respective refrigerant passages even in the second unit.
【００１５】前記バイパス流路の流路断面積は、前記第
１ユニットの冷媒流路の総断面積よりも小さくしたり、
前記連通流路の流路断面積よりも小さくすると、冷媒が
必要以上にバイパスすることがなくなり、第１ユニット
に於ける熱交換を適切に行わせることが可能となる点で
好ましい。The flow passage cross-sectional area of the bypass flow passage is smaller than the total cross-sectional area of the refrigerant flow passage of the first unit,
It is preferable that the flow passage cross-sectional area of the communication flow passage be smaller than that, because the refrigerant is not bypassed more than necessary, and the heat exchange in the first unit can be appropriately performed.
【００１６】前記バイパス流路は、気液分離構造を備え
ると、冷媒の気相をバイパス流路を介して第２ユニット
にバイパスさせ、第１ユニットには冷媒の液相のみを流
入させることができるので、圧力損失を抑えつつ、冷媒
の循環量が少ない場合であっても、気化領域の偏りを抑
制することが可能となる点で好ましい。When the bypass flow passage has a gas-liquid separation structure, the vapor phase of the refrigerant can be bypassed to the second unit via the bypass flow passage, and only the liquid phase of the refrigerant can flow into the first unit. Therefore, it is preferable in that the pressure loss can be suppressed and the deviation of the vaporization region can be suppressed even when the refrigerant circulation amount is small.
【００１７】前記各冷媒ユニットの冷媒流路の総断面積
は、冷媒流路の並設数量の違いにより調整可能とする
と、構成を簡略化することができる点で好ましい。It is preferable that the total cross-sectional area of the refrigerant passages of each of the refrigerant units can be adjusted by the difference in the number of the refrigerant passages arranged in parallel, because the structure can be simplified.
【００１８】前記各冷媒ユニットは、略Ｕ字形の冷媒流
路を所定間隔で並設し、該冷媒流路の一端側に配設した
タンクで連通した構成とすることができる。Each of the refrigerant units may have a structure in which substantially U-shaped refrigerant passages are arranged in parallel at a predetermined interval and are communicated with each other by a tank arranged on one end side of the refrigerant passages.
【００１９】前記冷媒は超臨界流体であってもよいし、
又ＣＯ２としても構わない。The refrigerant may be a supercritical fluid,
Alternatively, CO 2 may be used.
【００２０】前記冷媒を逆方向に流動させることによ
り、外部を通過する空気に放熱可能とすると、冷房用と
してのみならず暖房用としても利用することが可能とな
る点で好ましい。It is preferable that the refrigerant can be radiated to the air passing through by flowing the refrigerant in the opposite direction, so that the refrigerant can be used not only for cooling but also for heating.
【００２１】ヘッダーパイプとチューブで構成してもよ
い。It may be composed of a header pipe and a tube.
【００２２】前記ヘッダーパイプと前記チューブは銅、
ステンレス鋼、又はアルミ合金で形成してもよい。The header pipe and the tube are made of copper,
It may be formed of stainless steel or an aluminum alloy.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面に従って説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２４】図１は、本実施形態に係る熱交換器１００
の概略図である。この熱交換器１００は、複数の冷媒ユ
ニット１と、これらをつなぐヘッダパイプ２とで構成さ
れている。各冷媒ユニット１は、図２に示すように、複
数の（冷媒流路を構成する）扁平チューブ３を所定間隔
で並設したもので、各扁平チューブ３の間には放熱フィ
ン４が配設されている。ヘッダパイプ２は、冷媒ユニッ
ト１の両端部に配設され、内部に仕切壁５が設けられる
ことにより複数のタンク部２ａに分割され、各冷媒ユニ
ット１を順次上下交互に連通している。なお、扁平チュ
ーブ３とヘッダパイプ２は、銅又はステンレス鋼で形成
されている。FIG. 1 shows a heat exchanger 100 according to this embodiment.
FIG. This heat exchanger 100 is composed of a plurality of refrigerant units 1 and a header pipe 2 connecting them. As shown in FIG. 2, each refrigerant unit 1 is formed by arranging a plurality of flat tubes 3 (constituting a refrigerant flow path) in parallel at a predetermined interval, and radiating fins 4 are arranged between the flat tubes 3. Has been done. The header pipes 2 are arranged at both ends of the refrigerant unit 1 and are divided into a plurality of tank portions 2a by providing partition walls 5 therein, and the respective refrigerant units 1 are sequentially communicated alternately in the upper and lower directions. The flat tube 3 and the header pipe 2 are made of copper or stainless steel.
【００２５】第１タンク部６に流入した冷媒（ここで
は、ＣＯ２を使用する。）は、第１冷媒ユニット７、第
２タンク部８、第２冷媒ユニット９、第３タンク部１
０、第３冷媒ユニット１１（本発明の第３ユニットに相
当する。）、第４タンク部１２、第４冷媒ユニット１３
（本発明の第１ユニットに相当する。）、第５タンク部
１４、連通流路１５、第６タンク部１６、第５冷媒ユニ
ット１７（本発明の第２ユニットに相当する。）、第７
タンク部１８、第６冷媒ユニット１９、及び第８タンク
部２０を介して流出されるようになっている。各冷媒ユ
ニット１に於ける流路断面積は、第１冷媒ユニット７か
ら第５冷媒ユニット１７に向かうに従って段階的に大き
くなるように形成されている。The refrigerant (in this case, CO 2 is used) that has flowed into the first tank portion 6 is the first refrigerant unit 7, the second tank portion 8, the second refrigerant unit 9, and the third tank portion 1.
0, the third refrigerant unit 11 (corresponding to the third unit of the present invention), the fourth tank portion 12, the fourth refrigerant unit 13
(Corresponding to the first unit of the present invention), the fifth tank portion 14, the communication channel 15, the sixth tank portion 16, the fifth refrigerant unit 17 (corresponding to the second unit of the present invention), the seventh.
It flows out through the tank portion 18, the sixth refrigerant unit 19, and the eighth tank portion 20. The flow passage cross-sectional area in each refrigerant unit 1 is formed so as to gradually increase from the first refrigerant unit 7 toward the fifth refrigerant unit 17.
【００２６】ここでは、第１冷媒ユニット７が２本の扁
平チューブ３で構成され、以下、下流に向かうに従って
１本ずつ増え、第５冷媒ユニット１７では６本の扁平チ
ューブ３が並設されている。すなわち、扁平チューブ３
の本数を変更（増加）することにより流路断面積が段階
的に増大するように構成している。これにより、冷媒が
気化して体積が増加しても、流速の増大を抑制すること
が可能である。但し、第７タンク部１８まで流動してき
た冷媒の流速は、流路断面積の増大にも拘わらず大きく
なることは避けられない。そこで、第６冷媒ユニット１
９では、第５冷媒ユニット１７よりも流路断面積が小さ
くなるように５本の扁平チューブ３が並設された構成と
している。これにより、冷媒の流速が、第６冷媒ユニッ
ト１９の流動抵抗によって減速される結果、各冷媒通路
への分流状態の悪化を防止することが可能となってい
る。Here, the first refrigerant unit 7 is composed of two flat tubes 3, and the number of the flat tubes 3 increases one by one toward the downstream side. In the fifth refrigerant unit 17, six flat tubes 3 are arranged side by side. There is. That is, the flat tube 3
The cross-sectional area of the flow channel is configured to be increased stepwise by changing (increasing) the number of lines. As a result, even if the refrigerant vaporizes and its volume increases, it is possible to suppress an increase in the flow velocity. However, it is inevitable that the flow velocity of the refrigerant that has flowed to the seventh tank portion 18 increases even though the flow passage cross-sectional area increases. Therefore, the sixth refrigerant unit 1
In No. 9, five flat tubes 3 are arranged in parallel so that the flow passage cross-sectional area is smaller than that of the fifth refrigerant unit 17. As a result, the flow velocity of the refrigerant is decelerated by the flow resistance of the sixth refrigerant unit 19, and as a result, it is possible to prevent deterioration of the state of the flow distribution to each refrigerant passage.
【００２７】前記熱交換器１００は、図３に示すよう
に、空調ユニット１０１内に配設され、空気の流動方向
に対して、第１，第２，第３，第４冷媒ユニット７，
９，１１，１３からなる第１ブロックが下流側に位置
し、第５，第６冷媒ユニット１７，１９からなる第２ブ
ロックが上流側に位置している。すなわち、熱交換器１
００は、外気温度、内気温度、日射量等に基づいて膨張
弁１０２の開度が決定され、内部を流動する冷媒が必ず
スーパーヒート状態となるように設定されている。この
熱交換器１００は、冷媒のスーパーヒート領域が、空調
ユニット１０１内に空気の流動方向に対して上流側に位
置するように配設されている。したがって、たとえ空調
ユニット１０１内を流動する空気が、熱交換器１００の
上流側領域（ここでは、第６冷媒ユニット１９）を流動
するスーパーヒート状態の冷媒によって加熱されること
になったとしても、その後、熱交換器１００の下流側領
域（ここでは、第１冷媒ユニット７）で確実に所定温度
まで冷却することができる。As shown in FIG. 3, the heat exchanger 100 is arranged in the air conditioning unit 101, and the first, second, third and fourth refrigerant units 7, 4 are arranged in the direction of air flow.
The first block composed of 9, 11, and 13 is located on the downstream side, and the second block composed of the fifth and sixth refrigerant units 17 and 19 is located on the upstream side. That is, the heat exchanger 1
00 is set so that the opening degree of the expansion valve 102 is determined based on the outside air temperature, the inside air temperature, the amount of solar radiation, etc., and the refrigerant flowing inside is always in the superheat state. This heat exchanger 100 is arranged so that the superheat region of the refrigerant is located in the air conditioning unit 101 on the upstream side with respect to the flow direction of air. Therefore, even if the air flowing in the air conditioning unit 101 is to be heated by the superheated refrigerant flowing in the upstream region (here, the sixth refrigerant unit 19) of the heat exchanger 100, After that, it is possible to surely cool to the predetermined temperature in the downstream region (here, the first refrigerant unit 7) of the heat exchanger 100.
【００２８】第４冷媒ユニット１３の第５タンク部１４
と第５冷媒ユニット１７の第６タンク部１６とを結ぶ連
通流路１５（図１では貫通孔で構成されている。）の流
路断面積は、第４冷媒ユニット１３の流路断面積よりも
若干大きく形成され、かつ、第５冷媒ユニット１７の流
路断面積の半分を超えている。これにより、第４冷媒ユ
ニット１３から第５タンク部１４、連通流路１５、及び
第６タンク部１６を介して流動する冷媒を、連通流路１
５に於ける圧力損失を抑制しつつ、均等に第５冷媒ユニ
ット１７の各扁平チューブ３へと流入させることが可能
となる。また、第３タンク部１０と第６タンク部１６の
間はバイパス流路２１（図１では矩形孔で構成されてい
る。）で連通されている。これにより、空気との熱交換
に寄与しない冷媒を予めバイパスさせることができ、冷
媒の余計な圧力損失を未然に防止することが可能とな
る。The fifth tank portion 14 of the fourth refrigerant unit 13
The flow passage cross-sectional area of the communication flow passage 15 (which is formed of a through hole in FIG. 1) that connects the flow passage and the sixth tank portion 16 of the fifth refrigerant unit 17 is larger than the flow passage cross-sectional area of the fourth refrigerant unit 13. Is also slightly larger, and exceeds half the flow passage cross-sectional area of the fifth refrigerant unit 17. As a result, the refrigerant flowing from the fourth refrigerant unit 13 via the fifth tank portion 14, the communication flow path 15, and the sixth tank portion 16 is transferred to the communication flow path 1
While suppressing the pressure loss in No. 5, it becomes possible to evenly flow into each flat tube 3 of the fifth refrigerant unit 17. Further, the third tank portion 10 and the sixth tank portion 16 are communicated with each other by a bypass flow passage 21 (which is constituted by a rectangular hole in FIG. 1). As a result, the refrigerant that does not contribute to heat exchange with air can be bypassed in advance, and unnecessary pressure loss of the refrigerant can be prevented in advance.
【００２９】次に、前記構成の熱交換器１００に於ける
冷媒の流動状態について詳述する。Next, the flow state of the refrigerant in the heat exchanger 100 having the above structure will be described in detail.
【００３０】すなわち、膨張弁１０２で減圧された冷媒
（ここでは、高温・高圧の超臨界流体とする。）は、第
１タンク部６から第１冷媒ユニット７の各扁平チューブ
３へと流入する。そして、第２タンク部８で方向変換さ
れて第２冷媒ユニット９の各扁平チューブ３に分流さ
れ、第３タンク部１０に至る。冷媒は、第１冷媒ユニッ
ト７及び第２冷媒ユニット９を通過する際、部分的に気
化することにより、放熱フィン４を介して空調ユニット
１０１内を流動する空気から吸熱する。また、冷媒は、
気化することにより体積が増加して流速を増大させよう
とするが、第１冷媒ユニット７に比べて第２冷媒ユニッ
ト９の流路断面積が大きくなっているので、流速がそれ
程増大せず、圧力損失が抑制される。That is, the refrigerant decompressed by the expansion valve 102 (here, a high-temperature and high-pressure supercritical fluid) flows from the first tank portion 6 into each flat tube 3 of the first refrigerant unit 7. . Then, the direction is changed in the second tank unit 8, the flow is divided into the flat tubes 3 of the second refrigerant unit 9, and reaches the third tank unit 10. When the refrigerant passes through the first refrigerant unit 7 and the second refrigerant unit 9, the refrigerant partially vaporizes to absorb heat from the air flowing in the air conditioning unit 101 via the heat radiation fins 4. Also, the refrigerant is
Although the volume is increased by vaporization to try to increase the flow velocity, since the flow passage cross-sectional area of the second refrigerant unit 9 is larger than that of the first refrigerant unit 7, the flow velocity does not increase so much, Pressure loss is suppressed.
【００３１】第３タンク部１０に流入した冷媒は、第３
冷媒ユニット１１、第４タンク部１２、及び第４冷媒ユ
ニット１３を介して第５タンク部１４に流入する。ま
た、第３タンク部１０に流入した冷媒の一部はバイパス
流路２１を流動し、第３冷媒ユニット１１及び第４冷媒
ユニット１３をバイパスして第６タンク部１６に流入す
る。第３冷媒ユニット１１及び第４冷媒ユニット１３で
も、空調ユニット１０１を通過する空気から吸熱して体
積を増加させるが、前記第１冷媒ユニット７及び第２冷
媒ユニット９と同様に流路断面積が増大しているので、
流速はそれ程増加しない。また、両ユニット７，９は第
５冷媒ユニット１７の空気流れ下流側に位置しているた
め、それ程冷却能力を必要とされない。このため、バイ
パス流路２１を介して冷媒の一部をバイパスさせること
によっても、第３冷媒ユニット１１及び第４冷媒ユニッ
ト１３を流動する際の圧力損失が抑制される。The refrigerant flowing into the third tank portion 10 is
It flows into the fifth tank unit 14 via the refrigerant unit 11, the fourth tank unit 12, and the fourth refrigerant unit 13. Further, a part of the refrigerant that has flowed into the third tank portion 10 flows through the bypass flow passage 21, bypasses the third refrigerant unit 11 and the fourth refrigerant unit 13, and flows into the sixth tank portion 16. The third refrigerant unit 11 and the fourth refrigerant unit 13 also absorb heat from the air passing through the air conditioning unit 101 to increase the volume, but like the first refrigerant unit 7 and the second refrigerant unit 9, the flow passage cross-sectional areas are Because it ’s increasing
The flow velocity does not increase that much. Further, since both units 7 and 9 are located on the downstream side of the fifth refrigerant unit 17 in the air flow, cooling capacity is not required so much. Therefore, by bypassing a part of the refrigerant via the bypass passage 21, the pressure loss when flowing through the third refrigerant unit 11 and the fourth refrigerant unit 13 is suppressed.
【００３２】第５タンク部１４に流入した冷媒は、連通
流路１５を介して第６タンク部１６へと流動する。第１
タンク部６から第５タンク部１４に至るまでの間、冷媒
は、略同一平面内を蛇行しながら流動し、連通流路１５
でこの流動面と直交する方向に流動方向が変換される。
この場合、連通流路１５の流路断面積が第４冷媒ユニッ
ト１３の流路断面積よりも大きく形成されているので、
連通流路１５での圧力損失が抑制される。The refrigerant flowing into the fifth tank portion 14 flows into the sixth tank portion 16 through the communication flow path 15. First
From the tank portion 6 to the fifth tank portion 14, the refrigerant flows while meandering in substantially the same plane, and the communication passage 15
Then, the flow direction is changed to the direction orthogonal to this flow surface.
In this case, since the flow passage cross-sectional area of the communication flow passage 15 is formed larger than the flow passage cross-sectional area of the fourth refrigerant unit 13,
Pressure loss in the communication channel 15 is suppressed.
【００３３】第６タンク部１６には、連通流路１５及び
バイパス流路２１から冷媒が流入する。しかも、連通流
路１５の流路断面積は、第５冷媒ユニット１７の流路断
面積の半分以上となっている。このため、第６タンク部
１６から第５冷媒ユニット１７へと流動する冷媒は、各
扁平チューブ３にほぼ均等に流動した後、第７タンク部
１８に流入する。したがって、第５冷媒ユニット１７で
の冷却能力に場所によるばらつきが生じにくくなる。Refrigerant flows into the sixth tank portion 16 from the communication passage 15 and the bypass passage 21. Moreover, the flow passage cross-sectional area of the communication flow passage 15 is half or more of the flow passage cross-sectional area of the fifth refrigerant unit 17. Therefore, the refrigerant flowing from the sixth tank portion 16 to the fifth refrigerant unit 17 flows into each of the flat tubes 3 almost uniformly and then flows into the seventh tank portion 18. Therefore, the cooling capacity of the fifth refrigerant unit 17 is unlikely to vary from place to place.
【００３４】第７タンク部１８に流入した冷媒は、第６
冷媒ユニット１９へと流動するが、この第６冷媒ユニッ
ト１９の流路断面積は第５冷媒ユニット１７の流路断面
積よりも小さく形成されている。このため、第１タンク
部６から第７タンク部１８へと流動するに従って増大し
た冷媒の流速は、第６冷媒ユニット１９に流入する際、
流動抵抗を受けて減速される。したがって、第６冷媒ユ
ニット１９での冷媒の偏りが緩和され、均一な冷却が可
能となる。なお、第６冷媒ユニット１９では、全冷媒が
気化されてスーパーヒート状態となり、空気の冷却に全
く寄与しない領域が発生するが、第６冷媒ユニット１９
は空気流れの上流側に位置する。そして、下流側に位置
する第１冷媒ユニット７によって通過する空気が所定の
温度まで冷却される。このため、空気の冷却を適切に行
うことができ、熱交換器１００から流出した冷媒は、ア
キュムレータ（気液分離器）を必要とすることなく、そ
のままコンプレッサに流入させることができる。The refrigerant flowing into the seventh tank portion 18 is
Although flowing into the refrigerant unit 19, the flow passage cross-sectional area of the sixth coolant unit 19 is formed smaller than that of the fifth coolant unit 17. Therefore, the flow velocity of the refrigerant, which increases as it flows from the first tank portion 6 to the seventh tank portion 18, when flowing into the sixth refrigerant unit 19,
It receives flow resistance and is decelerated. Therefore, the deviation of the refrigerant in the sixth refrigerant unit 19 is alleviated, and uniform cooling is possible. In the sixth refrigerant unit 19, all the refrigerant is vaporized to be in a superheat state, and a region that does not contribute to cooling of air is generated.
Is located upstream of the air flow. Then, the air passing therethrough is cooled to a predetermined temperature by the first refrigerant unit 7 located on the downstream side. Therefore, the air can be appropriately cooled, and the refrigerant flowing out of the heat exchanger 100 can be made to flow into the compressor as it is without the need for an accumulator (gas-liquid separator).
【００３５】このように、前記熱交換器１００によれ
ば、流路断面積が冷媒の流動方向に向かって段階的に大
きくなるように形成されているため、冷媒が気化して体
積を増大させても、流速の増大が抑制され、圧力損失を
受けにくくなる。また、冷媒がスーパーヒート状態とな
る第７冷媒ユニットは空気流れの上流側に位置してお
り、しかもその下流側に位置する第１冷媒ユニット７に
は液相のみからなる冷媒が流入しているので、確実に所
定温度まで冷却させることが可能である。As described above, according to the heat exchanger 100, since the flow passage cross-sectional area is formed so as to gradually increase in the flow direction of the refrigerant, the refrigerant is vaporized to increase the volume. However, the increase of the flow velocity is suppressed, and the pressure loss is less likely to occur. The seventh refrigerant unit in which the refrigerant is in the superheat state is located upstream of the air flow, and the refrigerant consisting of only the liquid phase is flowing into the first refrigerant unit 7 located downstream thereof. Therefore, it is possible to reliably cool to a predetermined temperature.
【００３６】なお、前記実施形態では、冷媒が熱交換器
１００を流動している間にスーパーヒート状態となるよ
うに膨張弁の開度を調整するようにしたが、膨張弁に代
えて固定オリフィスを使用し、熱交換器１００内で冷媒
がスーパーヒート状態とならないように構成することも
可能である。この場合、空気の流動方向に対して、第１
〜４冷媒ユニットからなる第１ブロックを上流側に配置
し、第５，第６冷媒ユニット１７，１９からなる第２ブ
ロックを下流側に配置すればよい。In the above embodiment, the opening of the expansion valve is adjusted so as to be in a superheated state while the refrigerant is flowing through the heat exchanger 100. However, instead of the expansion valve, a fixed orifice is used. Can be used to prevent the refrigerant from becoming a superheat state in the heat exchanger 100. In this case, the first
The first block composed of 4 to 4 refrigerant units may be arranged on the upstream side, and the second block composed of the fifth and sixth refrigerant units 17 and 19 may be arranged on the downstream side.
【００３７】また、前記実施形態では、ヘッダパイプに
扁平チューブ３を接続するようにしたが、図４に示すよ
うに、一端部又は両端部にタンク構成部２２を備えた一
対のプレート２３を、タンク構成部２２を介して放熱フ
ィン４と交互に順次積層するようにしてもよい。Further, in the above embodiment, the flat tube 3 was connected to the header pipe, but as shown in FIG. 4, a pair of plates 23 having the tank constituent portions 22 at one end or both ends, You may make it laminate | stack alternately with the radiation fin 4 via the tank structure part 22 one by one.
【００３８】また、前記実施形態では、第１タンク部６
から第７タンク部１８へと冷媒を流動させるようにした
が、流動方向を逆転させることにより熱交換器１００を
ヒータとして利用することも可能である。Further, in the above embodiment, the first tank portion 6
Although the refrigerant is caused to flow from the tank to the seventh tank portion 18, the heat exchanger 100 can be used as a heater by reversing the flowing direction.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、各冷媒ユニットの冷媒流路の総断面積を、冷
媒の流動方向下流側に位置するものが段階的に大きくな
るように構成したので、冷媒の圧力損失を抑制して所望
の熱交換能力を得ることが可能となる。As is clear from the above description, according to the present invention, the total cross-sectional area of the refrigerant passage of each refrigerant unit is gradually increased in the refrigerant located downstream in the flow direction of the refrigerant. With this configuration, it is possible to suppress the pressure loss of the refrigerant and obtain the desired heat exchange capacity.
【図１】 本実施形態に係る熱交換器を空気流れの上流
側と下流側とに分離した状態を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a state in which a heat exchanger according to the present embodiment is separated into an upstream side and a downstream side of an air flow.
【図２】 図１に示す熱交換器の部分拡大詳細断面図で
ある。FIG. 2 is a partially enlarged detailed cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG.
【図３】 図１に示す熱交換器を空調ユニット内に配設
した状態を示す概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the heat exchanger shown in FIG. 1 is arranged in an air conditioning unit.
【図４】 図２に示す扁平チューブに代えて冷媒流路を
構成するプレートの平面図（ａ）及びその側面図（ｂ）
である。FIG. 4 is a plan view (a) and a side view (b) of a plate which constitutes a refrigerant passage in place of the flat tube shown in FIG.
Is.
１…冷媒ユニット ２…ヘッダパイプ ３…扁平チューブ ４…放熱フィン ５…仕切壁 ６…第１タンク部 ７…第１冷媒ユニット ８…第２タンク部 ９…第２冷媒ユニット １０…第３タンク部 １１…第３冷媒ユニット １２…第４タンク部 １３…第４冷媒ユニット １４…第５タンク部 １５…連通流路 １６…第６タンク部 １７…第５冷媒ユニット １８…第７タンク部 １９…第６冷媒ユニット ２０…第８タンク部 １００…熱交換器 1 ... Refrigerant unit 2 ... Header pipe 3 ... Flat tube 4 ... Radiating fin 5 ... Partition wall 6 ... 1st tank part 7 ... First refrigerant unit 8 ... Second tank part 9 ... Second refrigerant unit 10 ... Third tank part 11 ... Third refrigerant unit 12 ... Fourth tank part 13 ... Fourth refrigerant unit 14 ... Fifth tank part 15 ... Communication channel 16 ... 6th tank part 17 ... Fifth refrigerant unit 18 ... 7th tank part 19 ... Sixth refrigerant unit 20 ... Eighth tank section 100 ... Heat exchanger
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 伸二 広島県東広島市吉川工業団地３番11号 株 式会社日本クライメイトシステムズ内 (72)発明者 山口 博志 広島県東広島市吉川工業団地３番11号 株 式会社日本クライメイトシステムズ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shinji Watanabe 3-11 Yoshikawa Industrial Park, Higashihiroshima City, Hiroshima Prefecture In ceremony company Japan Climate Systems (72) Inventor Hiroshi Yamaguchi 3-11 Yoshikawa Industrial Park, Higashihiroshima City, Hiroshima Prefecture In ceremony company Japan Climate Systems
Claims (19)
１つの冷媒流路からなる冷媒ユニットを、少なくとも一
端部に配設したタンクを介して順次直列接続することに
より、内部を流動する冷媒と外部を通過する空気との間
で熱交換させるようにした熱交換器において、 前記各冷媒ユニットの冷媒流路の総断面積を、冷媒の流
動方向下流側に位置するものが段階的に大きくなるよう
に構成したことを特徴とする熱交換器。1. A refrigerant flowing inside and an outside by sequentially connecting in series a refrigerant unit arranged in an air conditioning unit and comprising at least one refrigerant passage through a tank arranged at least at one end. In the heat exchanger adapted to exchange heat with the air passing through, the total cross-sectional area of the refrigerant flow path of each of the refrigerant units is gradually increased so that one located on the downstream side in the flow direction of the refrigerant is gradually increased. A heat exchanger characterized by being configured as.
内の空気流れに対して上流側と下流側の２段に分けて配
設し、冷媒流れの最下流部に位置すると共に冷媒がスー
パーヒート状態で流動する出口側冷媒ユニットを、前記
空調ユニット内での空気流れの上流側に位置させたこと
を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。2. The refrigerant unit is arranged in two stages, an upstream side and a downstream side with respect to the air flow in the air conditioning unit, is located in the most downstream part of the refrigerant flow, and the refrigerant is in a superheat state. The heat exchanger according to claim 1, wherein the outlet-side refrigerant unit that flows in (1) is located upstream of the air flow in the air conditioning unit.
内の空気流れに対して上流側と下流側の２段に分けて配
設し、前記冷媒ユニットの全領域で冷媒が非スーパーヒ
ート状態で流動可能とし、冷媒流れの最上流に位置する
入口側冷媒ユニットを、前記空気ユニット内での空気流
れの最上流側に位置させたことを特徴とする請求項１に
記載の熱交換器。3. The refrigerant unit is arranged in two stages, an upstream side and a downstream side with respect to the air flow in the air conditioning unit, and the refrigerant flows in a non-superheat state in the entire region of the refrigerant unit. The heat exchanger according to claim 1, wherein the inlet-side refrigerant unit that is enabled and located on the uppermost stream of the refrigerant flow is located on the uppermost stream side of the air flow in the air unit.
内の空気流れに対して上流側と下流側の２段に分けて配
設し、冷媒流れの最下流部に位置すると共に冷媒がスー
パーヒート状態で流動する出口側冷媒ユニットの冷媒流
路の総断面積を、その冷媒流れの直前上流に位置する冷
媒ユニットの冷媒流路の総断面積よりも小さくなるよう
に構成したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換
器。4. The refrigerant unit is arranged in two stages, an upstream side and a downstream side with respect to the air flow in the air conditioning unit, is located in the most downstream part of the refrigerant flow, and the refrigerant is in a superheat state. It is configured such that the total cross-sectional area of the refrigerant channel of the outlet-side refrigerant unit flowing at is smaller than the total cross-sectional area of the refrigerant channel of the refrigerant unit located immediately upstream of the refrigerant flow. The heat exchanger according to Item 1.
内の空気流れに対して上流側と下流側にそれぞれ位置す
る２つのブロックに分けて配設し、冷媒流れの上流側に
位置するブロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒
流れの最下流に位置する第1ユニットと、残る他方のブ
ロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最上
流に位置する第２ユニットとの連通位置を、該第２ユニ
ットの各冷媒流路に冷媒を流動させるタンクの略中央部
としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1
項に記載の熱交換器。5. The refrigerant unit is divided into two blocks which are respectively located on the upstream side and the downstream side with respect to the air flow in the air conditioning unit, and the blocks are arranged on the upstream side of the refrigerant flow. The first unit located at the most downstream side of the refrigerant flow, and the second unit located at the most upstream side of the refrigerant flow among the remaining refrigerant units constituting the other block, 5. The tank according to claim 1, wherein the refrigerant is allowed to flow in each of the two units of the refrigerant passage.
The heat exchanger according to item.
内の空気流れに対して上流側と下流側にそれぞれ位置す
る２つのブロックに分けて配設し、冷媒流れの上流側に
位置するブロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒
流れの最下流に位置する第1ユニットと、残る他方のブ
ロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最上
流に位置する第２ユニットとの連通流路の流路断面積
を、前記第１ユニットの冷媒流路の総断面積よりも大き
くしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1
項に記載の熱交換器。6. The refrigerant unit is divided into two blocks which are respectively located on the upstream side and the downstream side with respect to the air flow in the air conditioning unit, and the blocks are arranged on the upstream side of the refrigerant flow. Flow path of a communication flow path between the first unit located at the most downstream side of the refrigerant flow and the second unit located at the most upstream side of the refrigerant flow of the remaining refrigerant units forming the other block The cross-sectional area is set to be larger than the total cross-sectional area of the refrigerant passage of the first unit.
The heat exchanger according to item.
内の空気流れに対して上流側と下流側にそれぞれ位置す
る２つのブロックに分けて配設し、冷媒流れの上流側に
位置するブロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒
流れの最下流に位置する第1ユニットと、残る他方のブ
ロックを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最上
流に位置する第２ユニットとの連通流路の流路断面積
を、前記第２ユニットの冷媒流路の総断面積の半分以上
としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１
項に記載の熱交換器。7. The refrigerant unit is divided into two blocks which are respectively located on the upstream side and the downstream side with respect to the air flow in the air conditioning unit, and the blocks are arranged on the upstream side of the refrigerant flow. Flow path of a communication flow path between the first unit located at the most downstream side of the refrigerant flow and the second unit located at the most upstream side of the refrigerant flow of the remaining refrigerant units forming the other block The cross-sectional area is set to be equal to or larger than half of the total cross-sectional area of the refrigerant passage of the second unit.
The heat exchanger according to item.
クを構成する冷媒ユニットのうち、冷媒流れの最下流か
ら２番目に位置する第３ユニットと、前記第２ユニット
の各冷媒流路に冷媒を流動させるタンクとを連通するバ
イパス流路を設けたことを特徴とする請求項１ないし７
のいずれか１項に記載の熱交換器。8. A third unit located second from the most downstream of the refrigerant flow among the refrigerant units constituting the block located on the upstream side of the refrigerant flow, and a refrigerant in each refrigerant flow path of the second unit. 8. A bypass flow path is provided which communicates with a tank for flowing fluid.
The heat exchanger according to any one of 1.
の各冷媒流路に冷媒を流動させるタンクのうち、前記第
１ユニットに対向する部分を除く領域の中央部に連通し
たことを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。9. The bypass flow passage communicates with a central portion of a region of the tank for flowing the coolant in each coolant flow passage of the second unit, excluding a portion facing the first unit. The heat exchanger according to claim 8.
記第１ユニットの冷媒流路の総断面積よりも小さくした
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の熱交換器。10. The heat exchanger according to claim 8, wherein a flow passage cross-sectional area of the bypass flow passage is smaller than a total cross-sectional area of the refrigerant flow passage of the first unit.
記連通流路の流路断面積よりも小さいことを特徴とする
請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の熱交換器。11. The heat exchanger according to claim 8, wherein a flow passage cross-sectional area of the bypass flow passage is smaller than a flow passage cross-sectional area of the communication flow passage.
備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか
1項に記載の熱交換器。12. The bypass flow path comprises a gas-liquid separation structure.
The heat exchanger according to item 1.
面積は、冷媒流路の並設数量の違いにより調整したこと
を特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載
の熱交換器。13. The heat according to claim 1, wherein the total cross-sectional area of the refrigerant passages of each refrigerant unit is adjusted by the difference in the number of refrigerant passages arranged in parallel. Exchanger.
媒流路を所定間隔で並設し、該冷媒流路の一端側に配設
したタンクで連通してなることを特徴とする請求項１な
いし１３のいずれか1項に記載の熱交換器。14. The refrigerant unit is characterized in that substantially U-shaped refrigerant passages are arranged in parallel at a predetermined interval, and are communicated with each other by a tank arranged at one end side of the refrigerant passages. The heat exchanger according to any one of 1 to 13.
徴とする請求項１ないし１４のいずれか1項に記載の熱
交換器。15. The heat exchanger according to claim 1, wherein the refrigerant is a supercritical fluid.
する請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の熱交換
器。16. The heat exchanger according to claim 1, wherein the refrigerant is CO 2 .
より、外部を通過する空気に放熱可能としたことを特徴
とする請求項１ないし１６のいずれか1項に記載の熱交
換器。17. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat can be radiated to the air passing through the outside by causing the refrigerant to flow in the opposite direction.
ことを特徴とする請求項１６に記載の熱交換器。18. The heat exchanger according to claim 16, comprising a header pipe and a tube.
は、銅、ステンレス鋼、又はアルミ合金からなることを
特徴とする請求項１８に記載の熱交換器。19. The heat exchanger according to claim 18, wherein the header pipe and the tube are made of copper, stainless steel, or an aluminum alloy.
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